原標題：山東德州推進數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)
智慧賦能，織密現(xiàn)代化水網(wǎng)（大數(shù)據(jù)觀察·“六張網(wǎng)”里的新動能）
數(shù)據(jù)來源：水利部 制圖：沈亦伶
4月28日召開的中共中央政治局會議指出，加強水網(wǎng)、新型電網(wǎng)、算力網(wǎng)、新一代通信網(wǎng)、城市地下管網(wǎng)、物流網(wǎng)等規(guī)劃建設(shè)。
作為現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施體系的核心載體，“六張網(wǎng)”是現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系不可或缺的一部分，對穩(wěn)投資、擴消費、惠民生具有重要意義。
本版今起推出系列報道，探訪各地因地制宜推進“六張網(wǎng)”建設(shè)的生動實踐，看“六張網(wǎng)”如何跨越山河、點亮生活。
——編者
“瞧，粒粒飽滿，又是個豐收年！”山東省德州市陵城區(qū)鄭家寨鎮(zhèn)老官張村，種糧大戶張林河彎腰從自家糧倉里抓起一把小麥，感慨道：“這好年景，離不開充沛的灌溉。”
現(xiàn)代化水網(wǎng)加快建設(shè)，通過聯(lián)網(wǎng)補網(wǎng)，促進水資源優(yōu)化配置和空間均衡，提升水資源承載力，賦能各地區(qū)各行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。作為全國市級水網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)，德州市加強現(xiàn)代化水網(wǎng)建設(shè)，通過數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺，提升水網(wǎng)運行管理的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平，保障經(jīng)濟社會發(fā)展。
匯聚涉水數(shù)據(jù)，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)
“我們這里供水充足，旱能澆，澇能排，種糧有底氣！”張林河說。
在德州市潘莊灌區(qū)引黃總干渠尚廟閘，人工修建的引黃渠道與馬頰河交匯，將灌溉用水源源不斷地輸送到陵城區(qū)的田間地頭。走進德州市數(shù)字水網(wǎng)調(diào)度中心，大屏幕上，數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺的調(diào)水決策板塊實時更新著河流流量、土壤墑情等信息。
“德州的24座水庫、5大干流、89條支流、1559條溝渠的信息都匯聚在同一個系統(tǒng)里。”德州市水利局智慧水利辦公室主任薛翼介紹，“全市每天分了多少水、總共用了多少水、河道里還存了多少水，我們都能實時掌握。”
2023年以來，德州市大力推進數(shù)字孿生水網(wǎng)建設(shè)，實現(xiàn)全市涉水數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚、治理。截至目前，共匯集用水數(shù)據(jù)1.4億條，對外提供數(shù)據(jù)服務(wù)2000萬余次。
數(shù)據(jù)來源于水網(wǎng)中的數(shù)字信息立體監(jiān)測網(wǎng)。近年來，德州市布設(shè)區(qū)域流量計37處、大用戶水量壓力采集點960處、水質(zhì)監(jiān)測點11處、遠程調(diào)控調(diào)峰泵站5座，實現(xiàn)從水源、水廠到管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點感知全覆蓋，對涉水數(shù)據(jù)進行實時搜集。“系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行整合、測算，系統(tǒng)決策輔助彌補了人工不足，讓供水更有針對性。”薛翼說。
今年春灌用水高峰期之前，德州市水利局利用數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺，對水庫蓄水情況、水源情況、引黃灌溉能力等進行數(shù)智化分析，測算出全市整體灌溉需水量，并提前啟動引黃調(diào)水，確保了春灌水源的充沛。
利用這個平臺，防汛排澇也更為高效。去年秋汛期間，德州部分農(nóng)田出現(xiàn)嚴重積水，小麥比常年晚播了一個月以上。平臺迅速調(diào)取高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)，全面掌握全市農(nóng)田積水情況，自動計算出排澇優(yōu)先區(qū)，降低干流水位，騰出庫容，全力加快支流、溝渠和澇洼地排水，保障冬小麥11月底之前完成種植。秋汛結(jié)束后，將小麥苗情較弱的區(qū)域與易積水區(qū)域精準疊加落圖，為科學治理澇洼地提供清晰的“地圖”。
通過數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺決策，截至目前，德州市共治理澇洼地48萬畝，治理田間溝渠4181條、合計2583公里，打通了農(nóng)田灌排最后1米，為澇災(zāi)情況下畝產(chǎn)“噸半糧”提供堅實保障。
把控出廠水質(zhì)，方便百姓用水
智慧水網(wǎng)搭建起來，生活用水也更加便捷。在張林河家中，擰開水龍頭，嘩嘩的清水噴涌而出。“水質(zhì)好，用水也方便。”張林河的老伴李秀芹說，“現(xiàn)在家家都裝了智能水表。”
2022年起，山東省推進農(nóng)村戶表智能化改造，陵城區(qū)累計安裝智能水表13.7萬塊，全區(qū)農(nóng)村戶表智能化率達100%。智能水表可通過異常流量報警，及時發(fā)現(xiàn)漏水，同時上傳每日用水數(shù)據(jù)，接入數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺。“家里用多少水，手機能夠?qū)崟r查看，水費也能通過平臺繳，特別方便。”李秀芹說。
“德州人均水資源充沛，利用數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺，老百姓能夠?qū)崿F(xiàn)用好水、好用水。”德州市水利局局長李守學說。
走進德州市陵城區(qū)供水中心綜合調(diào)控中心，工作人員李華麗正在利用數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺監(jiān)測實時用水數(shù)據(jù)。丁東水庫的水經(jīng)過干流再從地下管網(wǎng)來到這里，經(jīng)過處理后流入千家萬戶的管道之中。
“數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺能讓我們對出廠水質(zhì)的把控更為精準。”李華麗介紹，2024年陵城區(qū)供水中心利用平臺建立次氯酸鈉投加的數(shù)學模型，通過投加劑量、實時水量兩個變量，計算得到出廠水中余氯的模擬值。
“瞧，從監(jiān)測曲線可以看出，目前實時值和模擬值的差異微小，這意味著出廠水余氯值穩(wěn)定達標。”李華麗手指屏幕介紹，“如果兩個數(shù)值的差異超出閾值，就表示投加工藝產(chǎn)生了異常，我們就需調(diào)整生產(chǎn)，保障消毒工藝長期穩(wěn)定達標。”
陵城區(qū)供水中心還建立了在線預(yù)警管網(wǎng)水力模型，基于真實管網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)實時模擬壓力、流量分布，設(shè)置壓力異常、最小流量等預(yù)警規(guī)則，可提前數(shù)小時預(yù)測爆管、低壓等風險并自動定位異常管段。系統(tǒng)應(yīng)用后，成功預(yù)警多起漏水風險，維修到場時間縮短至20分鐘內(nèi)，管網(wǎng)漏損率降至9%以下。
開展智能調(diào)度，實現(xiàn)“模型決策”
接收到來自德州市數(shù)字水網(wǎng)調(diào)度中心的指令后，馬頰河上游的津期店閘門開啟，來自聊城市的水涌入馬頰河中。利用數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺，一次跨地市的行洪與調(diào)水工作高效順利完成。
不久前，為應(yīng)對夏季用水高峰，德州市通過引黃河水到馬頰河，為城區(qū)內(nèi)的水庫補充水源。然而，山東連日降雨，馬頰河上游的河道水位持續(xù)攀升，亟須開啟津期店閘門，利用馬頰河行洪。
“如果不等供水完成就開閘放水，上游的雨水涌入供水河道中，會污染飲用水源。”薛翼說，但如果不及時開閘放水，上游地市的河道就會超過警戒水位，產(chǎn)生淹沒河道兩側(cè)用地的隱患。
因此，選準開閘的時間就成了關(guān)鍵，不僅要保障城區(qū)供水，還要保障上游泄洪通暢。
什么時候放水？還有多久到達警戒水位？數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺給出了答案：依托自動化監(jiān)測設(shè)備，平臺實時掌握津期店閘上游來水動態(tài)，并結(jié)合氣象預(yù)報，運用水文模型推演預(yù)測津期店閘水位走勢。結(jié)果顯示，距警戒水位還有5天時間，需在此之前完成飲用水充庫。
5天時間，如何高效利用？平臺實時監(jiān)測河道關(guān)鍵斷面、水庫入庫流量以及泵站機組運行數(shù)據(jù)，結(jié)合當前庫容和入庫流量，系統(tǒng)能自動測算每個水庫完成蓄水所需的時長。
如果預(yù)判5天內(nèi)無法完成充庫蓄水，系統(tǒng)會自動觸發(fā)“效率優(yōu)先”模式，智能分配各時段泵站機組的運行流量，確保每一臺設(shè)備都在最佳工況下運行。最終，在到達警戒水位前，引黃河水充庫工作成功完成，馬頰河上游的津期店閘門及時開閘泄洪。
有了數(shù)字孿生水網(wǎng)平臺，調(diào)度人員可以在虛擬環(huán)境中模擬不同降雨、來水條件下的水源調(diào)配方案，提前預(yù)判風險、優(yōu)化調(diào)度策略，實現(xiàn)物理水網(wǎng)所不能達到的功能，完成從“經(jīng)驗決策”向“模型決策”的跨越。
數(shù)字水網(wǎng)的應(yīng)用離不開物理水網(wǎng)的完善。近年來，德州市加快水利工程建設(shè)，提高城市供水能力。2023年，德州市新建丁東水庫出庫泵站，鋪設(shè)30公里供水連通管道，實現(xiàn)主城區(qū)黃河水、長江水“雙水源、雙管道”供水，日供水能力由28萬立方米提高至48萬立方米。
目前，總投資9億元的德州市楊莊水庫正在建設(shè)。建成后，楊莊水庫將與丁東水庫、大屯水庫一同向德州市中心城區(qū)供水。“未來德州市將繼續(xù)推進數(shù)字水網(wǎng)建設(shè)，大力實施水網(wǎng)融合發(fā)展工程，服務(wù)經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。”李守學說。